9. Алгоритм, его свойства и формы представления. Типовые структуры алгоритма.

 

Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату. Это конечный набор правил, однозначно раскрывающих содержание и последовательность выполнения операций для систематического решения определенного класса задач за конечное число шагов.

Любой алгоритм обладает следующими свойствами:

1детерминированность, 2массовость, 3результативность, 4дискретность.

Детерминированность (определенность) означает, что набор указаний алгоритма должен быть однозначно понят любым исполнителем. Это свойство определяет однозначность результата работы алгоритма при заданных исходных данных. Массовость алгоритма предполагает возможность варьирования исходных данных в некоторых пределах. Это свойство определяет пригодность использования алгоритма для решения множества конкретных задач определенного класса. Результативность алгоритма означает, что для любых допустимых исходных данных он должен через конечное число шагов (или итераций)  завершить свою работу. Дискретность алгоритма означает возможность разбиения определенного алгоритмического процесса на отдельные элементарные этапы, возможность реализации которых человеком или компьютером не вызывает сомнения, а результат выполнения каждого элементарного этапа вполне определен и понятен.

Таким образом, алгоритм дает возможность чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. Существует несколько способов описания алгоритмов:

         словесный,

         формально-словесный,

         графический и др.

Словесный способ описания алгоритма отражает содержание выполняемых действий средствами естественного языка. К достоинствам этого способа описания следует отнести его общедоступность, а также возможность описывать алгоритм с любой степенью детализации. К главным недостаткам этого способа следует отнести достаточно громоздкое описание, отсутствие строгой формализации вследствие неоднозначности восприятия естественного языка.

Формально-словесный способ описания алгоритма основан на записи содержания выполняемых действий с использованием изобразительных возможностей языка математики, дополненного с целью указания необходимых пояснений средствами естественного языка. Данный способ, обладая всеми достоинствами словесного способа, вместе с тем более лаконичен, а значит, и более нагляден, имеет большую формализацию, однако тоже не является строго формальным.

Графический способ описания алгоритмов представляет собой изображение логико-математической структуры алгоритма, при котором все этапы процесса обработки данных представляются с помощью определенного набора геометрических фигур (блоков), имеющих строго определенную конфигурацию в соответствии с характером выполняемых действий. (см. рис.1)

 

-          начало, конец

 

-           вычисления

 

-           ввод / вывод

 

                                 проверка условия                         модификация                        подпрограмма

 

Рис. Основные графические обозначения блоков программ.

Все блоки в схеме располагаются в последовательности сверху вниз и слева направо, объединяясь между собой линиями потока.

 

 

АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ЯЗЫКИ ДЛЯ ПК. Алгоритмические языки представляют собой  средства описания данных и алгоритмов решения задач, они разработаны для составления программы пользователем.

Класс машинно зависимых языков представлен ассемблером. Язык ассемблера делает доступными все программно-управляемые компоненты компьютера, поэтому он применяется для написания программ, использующих специфику конкретной аппаратуры. Ассемблер – это наиболее трудоемкий язык программирования, и из-за его низкого уровня не удается построить средства отладки, которые существенно снизили бы трудоемкость разработки программ. К классу машинно-ориентированных языков можно отнести языки группы С, С⁺⁺, Турбо С. Эти языки являются результатом попытки объединить возможности ассемблера со встроенными структурами данных.

Класс универсальных языков программирования представлен наиболее широко (Бейсик, Фортран, Паскаль и др.). Версия Паскаля для ПК – Турбо-Паскаль – характеризуется такими важными особенностями, как полноэкранное редактирование и управление, графика, звуковое сопровождение и развитые связи с DOS. Система программирования на Турбо-Паскале является резидентной программой. Это позволяет пользователю вводить тексты программ и немедленно их выполнять, не тратя времени на компилирование.  Язык Кобол был разработан специально для решения экономических задач. Он дает возможность составлять наиболее удобочитаемые программы, которые понятны и непрограммисту. В обработке данных сложной структуры Кобол бывает эффективнее Паскаля. Класс проблемно-ориентированных языков программирования представлен языками Лого, РПГ и системой программирования GPSS. Лого – диалоговый процедурный язык, реализованный на основе интерпретатора с возможностью работы со списками и на их основе с текстами, оснащенными развитыми графическими средствами, которые доступны для детского восприятия. Этот язык реализован в большинстве ПК, применяемых в школах. РПГ, или генератор отчетов, представляет собой язык, включающий многие понятия и выражения, которые связаны с машинными методами составления отчетов и проектирования форм выходных документов. Язык используется главным образом для печати отчетов, записанных в одном или нескольких файлах баз данных.

1.      В последние годы развивается объектно-ориентированный подход к программированию. Наиболее полно он реализован в языках форт и смолток. Форт сочетает в себе свойства операционной системы, интерпретатора и компилятора одновременно. Основной чертой языка является его открытость. Форт позволяет поддерживать многозадачный режим работы, использует принцип одновременного доступа программ. К функциональным языкам программирования можно отнести языки лиеп, пролог и снобол. Лиеп является инструментальным средством для построения программ с использованием методов искусственного интеллекта. Особенность этого языка заключается в удобстве динамического создания новых объектов. В качестве объектов могут выступать и сами исходные объекты. В настоящее время для лиепа определились две сферы активного применения: проектирование систем искусственного интеллекта и анализ текстов на естественном языке.